江南大学黄锋林AFM:协同长程和短程钠离子传输路径:提升陶瓷-深共熔电解质-聚合物复合电解质的低温性能

聚合物链在低温下的缓慢运动限制了基于聚合物的固态电池的性能,尤其是在传输较大的钠离子时。

基于此,2025年3月21日,江南大学黄锋林等人在国际知名期刊Advanced Functional Materials发表题为《Synergistic Long- and Short-Range Sodium-Ion Transport Pathways for Enhanced Low-Temperature Performance in Ceramic-DEE-Polymer Electrolytes》的研究论文。

本研究引入了一种协同离子传输策略,整合了短程和长程传输路径,以增强钠离子的迁移能力。

经过酰氨基改性的电纺陶瓷纳米纤维形成了界面传输通道,而限制在这些通道内的深共熔电解质(DEE)则实现了与温度无关的长程离子传输。

周围的聚合物电解质则促进了聚合物与DEE之间的短程离子迁移。

这种复合电解质实现了高离子电导率(在-50°C时为0.088 mS cm⁻¹)和高达20 C的卓越倍率性能。

该结构将DEE限制在陶瓷纤维界面,防止了由于DEE与聚合物混合而形成的凝胶状状态,并保持了强大的机械性能。

DEE与陶瓷纤维和聚合物基体上的极性基团相互作用,减少了与金属负极的副反应,提高了循环稳定性。

该电解质在-30°C下经过100个循环后保持了92.2%的容量,在26°C下经过1000个循环后保持了97.7%的容量,并且在5 C下实现了超过10,000个循环的稳定性能。

这种设计为固态钠离子电池提供了一种高效且稳定的离子传输路径,即使在超低温下也能实现卓越的性能。

Synergistic Long- and Short-Range Sodium-Ion Transport Pathways for Enhanced Low-Temperature Performance in Ceramic-DEE-Polymer ElectrolytesAdv. Funct. Mater.,2025. https://doi.org/10.1002/adfm.202501107

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